基于電子鼻分析不同PET阻隔瓶對(duì)鮮牛奶風(fēng)味的影響

馬蕊，李敏，李艷娟，付翠霞，陳彩銳

君樂寶乳業(yè)集團(tuán)有限公司（石家莊 050221）

我國(guó)乳制品的消費(fèi)結(jié)構(gòu)主要是以液態(tài)奶為主，占總量的60%～70%，其中常溫液態(tài)奶因其保質(zhì)期長(zhǎng)，對(duì)運(yùn)輸和儲(chǔ)存溫度要求不高等優(yōu)勢(shì)在奶類消費(fèi)品占據(jù)主導(dǎo)地位。隨著生活水平的提高、冷鏈運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展、國(guó)人消費(fèi)觀的轉(zhuǎn)變、消費(fèi)品類細(xì)分化，低溫鮮牛奶憑借著新鮮、美味、營(yíng)養(yǎng)被更多的消費(fèi)者青睞，未來(lái)有望成為液態(tài)奶主導(dǎo)產(chǎn)品[1-2]。悅鮮活作為君樂寶乳業(yè)推出的一款鮮牛奶，其采用先進(jìn)的INF0.09秒超瞬時(shí)殺菌技術(shù)[3-4]，保留了更多活性蛋白（乳鐵蛋白、α-乳白蛋白、β-乳球蛋白）為消費(fèi)者提供了一種更好的營(yíng)養(yǎng)選擇。

消費(fèi)者在注重乳品營(yíng)養(yǎng)的同時(shí)，其品質(zhì)的好壞也是不容忽視的，感官測(cè)評(píng)作為測(cè)評(píng)乳品品質(zhì)的方法之一，它可以準(zhǔn)確了解消費(fèi)者對(duì)乳品品質(zhì)的感官感受[5]。然而，感官測(cè)評(píng)過程中測(cè)評(píng)時(shí)間、人員測(cè)評(píng)狀態(tài)會(huì)對(duì)感官測(cè)評(píng)結(jié)果的準(zhǔn)確性和重復(fù)性產(chǎn)生不同程度的影響。在感官測(cè)評(píng)中要求測(cè)評(píng)人員具備高感官靈敏度及一定的語(yǔ)言描述能力[6]，可對(duì)感官特性指標(biāo)進(jìn)行反復(fù)評(píng)價(jià)，以期保證一致性，減小誤差。相較于感官測(cè)評(píng)而言，電子鼻是以模仿人類嗅覺為工作原理，對(duì)樣品的揮發(fā)性化合物進(jìn)行分析。

超快速氣相電子鼻作為一種新型的氣味分析儀器，依靠氣相色譜的分離原理，以色譜峰為影響因子，利用化學(xué)計(jì)量學(xué)進(jìn)行主成分分析（PCA），判別因子分析（DFA），創(chuàng)建模型，進(jìn)行多元化分析。采用正構(gòu)烷烴nC6～nC16對(duì)數(shù)據(jù)校準(zhǔn)，計(jì)算保留指數(shù)于Aro Chem Base數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行定性分析。超快速氣相電子鼻具有穩(wěn)定、客觀、快速等特點(diǎn)，且可在樣品喜好程度低下時(shí)進(jìn)行客觀檢測(cè)，無(wú)需考慮評(píng)價(jià)員接受問題。與傳統(tǒng)傳感器型電子鼻相比，超快速氣相電子鼻通過氣相輸出、分離更多的揮發(fā)性化合物信號(hào)，雙保留指數(shù)的定性能夠更為準(zhǔn)確地獲取化合物的風(fēng)味信息，以便于對(duì)化合物進(jìn)行深層次研究[7]，它們已被廣泛應(yīng)用于牛奶[8]、白酒[9]、花椒油[10]等產(chǎn)品的研究。為研究光照對(duì)鮮牛奶品質(zhì)的影響，對(duì)透明PET瓶裝鮮牛奶以及添加不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的阻光色油PET阻隔瓶裝的鮮牛奶樣品為研究對(duì)象，對(duì)光照之后的口味、氣味進(jìn)行分析，討論風(fēng)味變化的規(guī)律，以期對(duì)鮮牛奶的實(shí)際生產(chǎn)及銷售做出指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

超瞬時(shí)殺菌乳（君樂寶乳業(yè)集團(tuán)有限公司）；添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為8%，10%和12%的阻光色油PET阻隔瓶，透明PET瓶，正構(gòu)烷烴nC6～nC16混合標(biāo)樣；Heracles NEO超快速氣相電子鼻（法國(guó)Alpha M.O.S公司）；PAL RSI全自動(dòng)頂空進(jìn)樣器（瑞士CTC公司）。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 樣品制備

將滅菌后的鮮牛奶分別灌裝至4種PET阻隔瓶，而后將4種樣品置于光照強(qiáng)度3500～4000 Lux，4～6 ℃儲(chǔ)存條件，分別在0，3，7，14，21和31 d取樣進(jìn)行電子鼻檢測(cè)和感官品評(píng)。

1.2.2 感官品評(píng)分析

15名培訓(xùn)型評(píng)價(jià)員用0～10線性標(biāo)度（0→10表示察覺不到→極強(qiáng)）評(píng)價(jià)樣品的關(guān)鍵感官特性（奶香氣、異味、氧化味）強(qiáng)度，25名非培訓(xùn)型評(píng)價(jià)員采用9點(diǎn)快感標(biāo)度評(píng)價(jià)樣品的整體口味喜好度（9→1表示極其喜歡→極其不喜歡，＜5不能接受）。

1.2.3 超快速氣相電子鼻檢測(cè)分析

樣品使用全自動(dòng)超快速氣相色譜電子鼻Heracles NEO進(jìn)行檢測(cè)分析，每個(gè)樣品5個(gè)平行，分析參數(shù)如表1所示。電子鼻中的兩根色譜柱分別為MXT-5（弱極性）和MXT-1701（極性）。

表1 分析參數(shù)

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Alphasoft軟件中變量統(tǒng)計(jì)分析對(duì)電子鼻檢測(cè)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析和樣品間區(qū)別指數(shù)分析；結(jié)合保留指數(shù)和AroChemBase定性數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)物質(zhì)進(jìn)行定性分析。采用SPSS 22.0對(duì)感官品評(píng)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行顯著性分析，統(tǒng)計(jì)分析方法采用雙因素方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 感官品評(píng)結(jié)果分析

將3種不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的阻光色油PET瓶灌裝的鮮牛奶和透明PET瓶罐裝的鮮牛奶進(jìn)行0～31 d感官品評(píng)，品評(píng)時(shí)間點(diǎn)分別為0，3，7，14，21和31 d，結(jié)果如圖1～圖4所示。在31 d內(nèi)各樣品的整體喜好度均呈下降趨勢(shì)，其中透明PET瓶明顯不受喜歡，在3 d時(shí)整體喜好度平均值＜5（透明PET各指標(biāo)只測(cè)試到7 d），與3個(gè)阻光色油PET瓶裝樣品相比存在顯著性差異，3個(gè)不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的阻光色油PET樣品的整體喜好度平均值相比均無(wú)顯著性差異，整體下降趨勢(shì)不明顯，均優(yōu)于透明PET瓶樣品。

圖1 整體喜好度變化趨勢(shì)分析

圖2 奶香氣強(qiáng)度變化趨勢(shì)分析

圖3 異味強(qiáng)度變化趨勢(shì)分析

圖4 氧化味強(qiáng)度變化趨勢(shì)分析

在感官?gòu)?qiáng)度指標(biāo)分析中，透明PET瓶各感官指標(biāo)變化最為顯著，隨光照時(shí)間的增加，奶香氣強(qiáng)度顯著減弱，異味、氧化味強(qiáng)度顯著增強(qiáng)，而有避光措施的阻光色油8%，10%和12% PET瓶樣品整體喜好度、奶香氣強(qiáng)度呈略下降趨勢(shì)，異味、氧化味強(qiáng)度稍呈上升趨勢(shì)，三者相比無(wú)顯著性變化，添加了阻光色油的PET樣品明顯比無(wú)避光的透明PET瓶對(duì)鮮牛奶的品質(zhì)更具保護(hù)力。

2.2 主成分與樣品間距離分析

利用電子鼻對(duì)所有樣品進(jìn)行檢測(cè)并進(jìn)行PCA分析、樣品間距離分析。在樣品間距離分析中兩個(gè)樣品組間區(qū)別指數(shù)（相對(duì)距離）越大則組間的區(qū)別越大，反之越小[11]。

從表2獲知，在相同時(shí)間點(diǎn)內(nèi)，透明PET樣品與3個(gè)不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)阻光色油樣品的區(qū)別指數(shù)均較大，即從初始測(cè)試時(shí)間3 d起，透明PET瓶就與阻光色油PET樣品的相對(duì)距離較大，區(qū)別指數(shù)均在92%以上，而且隨著光照時(shí)間的增加，透明PET瓶與阻光色油PET瓶相對(duì)距離不斷增大，進(jìn)一步表明，透明PET樣品與3個(gè)阻光色油PET樣品差異最大。反觀3個(gè)阻光色油PET樣品之間互相比較的區(qū)別指數(shù)、相對(duì)距離相似無(wú)明顯差別，兩兩之間無(wú)明顯相近的樣品，這與感官測(cè)評(píng)結(jié)果一致，阻光PET瓶的樣品更穩(wěn)定。

表2 樣品間的區(qū)別指數(shù)

透明PET樣品與3個(gè)不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的阻光色油PET樣品間風(fēng)味差異大，為進(jìn)一步分析透明PET瓶樣品不同時(shí)間點(diǎn)的風(fēng)味變化，將透明PET樣品進(jìn)行單獨(dú)的PCA分析，圖5為透明PET樣品6個(gè)時(shí)間點(diǎn)的PCA分類結(jié)果，其中PC1和PC2總貢獻(xiàn)率達(dá)到99.1%，遠(yuǎn)高于80%，能夠有效區(qū)分不同時(shí)間點(diǎn)的樣本風(fēng)味，從圖中看樣品間存在明顯差異，其中0，3和7 d相對(duì)氣味距離均較近，差異較小，與14，21和31 d相對(duì)氣味距離較遠(yuǎn)，差異較大。

圖5 透明PET樣品不同時(shí)間點(diǎn)PCA分析

2.3 物質(zhì)定性分析

通過正構(gòu)烷烴標(biāo)樣計(jì)算保留指數(shù)，利用Aro Chem Base數(shù)據(jù)庫(kù)將0 d樣品與所有樣品的差異色譜峰分別進(jìn)行定性及含量分析，可能含有的揮發(fā)性化合物見表3，此次試驗(yàn)所用儀器為質(zhì)量型檢測(cè)器-氫離子火焰監(jiān)測(cè)器，揮發(fā)性化合物含量的多少表征在峰面積上，表3中呈現(xiàn)了不同揮發(fā)性化合物物的峰面積。結(jié)果顯示，三甲胺、乙醇、2-丙醇的含量隨著時(shí)間的增長(zhǎng)也隨之增長(zhǎng)，在未阻隔的透明PET瓶樣品中增長(zhǎng)尤為明顯。戊醛作為光敏作用的產(chǎn)物之一[12]，其存在于透明PET瓶所有檢測(cè)時(shí)間點(diǎn)內(nèi)，阻光色油8%和10%阻隔PET瓶的7～31 d，阻光色油12%阻隔PET瓶14～31 d，且該物質(zhì)在透明PET瓶中的含量要遠(yuǎn)高于阻隔PET瓶。12%阻隔PET瓶中檢測(cè)到的時(shí)間晚于8%和10%阻隔PET瓶，可見稍高的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)戊醛的產(chǎn)生有一定的延緩作用。2-甲基丁醛、二甲基二硫、苯甲醛和己酸僅在未避光的透明PET樣品檢測(cè)到，在14 d達(dá)到頂峰而后下降。Kim等[12]的研究表明，戊醛、2-丙醇和二甲基二硫是由光敏作用產(chǎn)生的，二甲基二硫會(huì)隨著光照時(shí)間的增加，濃度不斷增加。乙酸具有奶香味及酸味[13]，可能存在于所有樣品，不同的是該化合物在透明PET瓶中的含量顯著高于有避光措施的阻光色油PET瓶樣品，其隨著光照時(shí)間的延長(zhǎng)，乙酸含量也隨之增加。苯甲醛作為牛奶光氧化的特征化合物，在一定程度上表征了牛奶的品質(zhì)情況，其含量愈高品質(zhì)愈下降[14-16]。由表3所示，苯甲醛出現(xiàn)在透明PET各時(shí)間點(diǎn)的樣品中，14 d時(shí)最高，之后下降趨于平穩(wěn)，結(jié)合感官品評(píng)結(jié)果來(lái)看，該樣品3 d時(shí)非培訓(xùn)型評(píng)價(jià)員的整體喜好度已處于接受程度以下，可見光照嚴(yán)重影響了鮮牛奶的整體感官品質(zhì)。

3 結(jié)論

利用人工感官與智能儀器電子鼻相結(jié)合的方式，對(duì)光照條件下不同PET瓶裝鮮牛奶風(fēng)味進(jìn)行分析。由感官評(píng)價(jià)可知：透明PET瓶在3 d時(shí)，整體喜好度平均值低于5分，異味、氧化味強(qiáng)度顯著強(qiáng)于添加不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的阻光色油PET瓶，而不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的阻光色油PET瓶樣品在超出保質(zhì)期的31 d時(shí)喜好度平均值均高于5分，在一定程度上延長(zhǎng)了鮮牛奶的保質(zhì)期。由樣品間距離分析可知，透明PET瓶與不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的阻光色油PET瓶在各時(shí)間點(diǎn)均存在較大差異，不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的阻光色油PET瓶之間無(wú)差異。對(duì)差異性物質(zhì)進(jìn)行定性及含量分析，結(jié)果顯示：隨著光照時(shí)間的增加，三甲胺、2-丙醇、戊醛、2-甲基丁醛、二甲基二硫、苯甲醛和己酸的含量隨之增多，其中，2-甲基丁醛、二甲基二硫、苯甲醛和己酸僅在未避光的透明PET瓶樣品中出現(xiàn)，表明光照對(duì)鮮牛奶風(fēng)味的影響顯著，在不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)PET阻隔瓶中，8%的PET阻隔瓶亦可有效保護(hù)鮮牛奶的風(fēng)味，阻光色油質(zhì)量分?jǐn)?shù)相差4%左右對(duì)產(chǎn)品風(fēng)味影響不大。此次研究為保障鮮牛奶運(yùn)輸、銷售過程中品質(zhì)提供了一定的理論基礎(chǔ)，同時(shí)為企業(yè)在兼顧產(chǎn)品品質(zhì)、產(chǎn)品外觀美觀度、生產(chǎn)成本上提供新的思路。商業(yè)化的產(chǎn)品服務(wù)于人，滿足人的多種需求，在風(fēng)味研究中智能儀器彌補(bǔ)了人工感官評(píng)價(jià)的主觀性，人工感官評(píng)價(jià)補(bǔ)充了智能儀器所不具備的感知真實(shí)性，將兩者結(jié)合全面的分析樣品的感官品質(zhì)，為生產(chǎn)消費(fèi)者所喜愛的產(chǎn)品提供技術(shù)參考。